[发明专利]一种用于半导体快速退火的加热装置及控制方法

摘要

一种用于半导体快速退火的加热装置及控制方法，包括电源模块、整流滤波模块、IGBT模块、PWM信号驱动模块、加热灯管组和计算机控制系统；所述电源模块与所述整流滤波模块连接；其中，IGBT模块包含输入端口、控制端口和输出端口，整流滤波模块连接IGBT模块的输入端口，PWM信号驱动模块连接IGBT控制端口，通过计算机控制系统控制PWM信号驱动模块，用于控制IGBT导通与关闭时间，从而调节加热灯管的加热功率；加热灯管组连接到IGBT输出端口，用于装置加热。本发明提供的一种用于半导体快速退火的加热装置及控制方法，可以有效地抑制了在快速升温过程中出现的过冲现象，实现稳定升温，同时避免频闪带来加热的不稳定性，实现延长灯管使用寿命的目的。

主权项

1.一种用于半导体快速退火的加热装置，其特征在于，包括电源模块(10)、整流滤波模块(20)、IGBT模块(40)、PWM信号驱动模块(30)、计算机控制系统(60)和加热灯管组(50)；所述电源模块(10)连接所述整流滤波模块(20)；所述IGBT模块(40)包含输入端口(41)、驱动信号控制端口(42)和以及与IGBT输入端口对应的输出端口(43)，所述IGBT模块(40)是由双极型三极管和绝缘栅型场效应晶体管组成的复合全控型驱动式功率半导体器件，所述整流滤波模块(20)连接所述IGBT输入端口(41)，所述整流滤波模块(20)输出直流电为所述IGBT模块(40)供电；所述计算机控制系统(60)通过PWM信号驱动模块(30)控制PWM信号占空比值；所述PWM信号驱动模块(30)连接所述驱动信号控制端口(42)，用于输出PWM信号控制所述IGBT模块(40)导通和关闭时间，进而调节所述加热灯管组(50)辐射功率；所述加热灯管组(50)与所述IGBT输入端口对应的输出端口(43)连接，用于发热；其中，在计算机控制系统(60)中输入升温速率x、平衡温度z得到升温曲线信息；所述计算机控制系统(60)根据所述升温速率x控制所述PWM信号驱动模块(30)向所述IGBT模块(40)输出第一PWM信号占空比D1，通过所述IGBT模块(40)使所述加热灯管组(50)处于加热模式；其中，所述第一PWM信号占空比D1与所述升温速率x的关系由公式1获得：其中，x单位℃/s；其中，所述计算机控制系统(60)根据公式2查询在所述升温速率x下与所述平衡温度z对应的切换温度T；其中，T单位为℃，z单位为℃；步骤3：当所述加热灯管组(50)当前温度与所述切换温度T相同时，所述计算机控制系统(60)控制所述PWM信号驱动模块(30)输出第二PWM信号占空比D2，使所述IGBT模块(40)驱动所述加热灯管组处于保温模式，使得所述加热装置逐渐从所述切换点温度逐渐攀升至所述平衡温度后恒定，其中，所述第二PWM信号占空比D2由公式3获得：其中，而所述x0为达到切换点温度后的升温速率，由公式4获得，其中，z为平衡温度，单位为℃。